基于“ARCS”模型的初中物理問題解決的教學設計

王健 陳鋒

摘? ?要：文章針對學習內容無趣湮滅了學生注意、教師過度追求分數(shù)泯滅了學生自信、過多過難的作業(yè)替代了學生滿意等現(xiàn)象，理性選擇“ARCS”動機設計模型，設計初中物理問題解決的課堂教學，提供了浙教版“電能”的教學設計范例。

關鍵詞：“ARCS”動機設計模型;問題解決教學設計;激發(fā)動機

問題解決教學通過一系列真實的問題情境，以學生為主體，以問題為主線，吸引學生注意，激發(fā)學生積極思維，培養(yǎng)學生自信，主動建構物理知識，運用物理知識解決生活問題，達成學習滿意。這與“ARCS”動機設計模型中的注意、相關性、自信、滿足四個策略相通，也與新課程改革的理念相通，是培養(yǎng)學生實踐和創(chuàng)新能力的一種教學策略。

1? ? 當前初中物理教學的問題

1.1? ? 學習內容無趣湮滅了學生注意

在真實情境的學習中引起注意，然后把這種注意轉化為主動學習的過程，是一種有益的學習方式。然而，我們對150名7—9年級的學生進行了“物理教學調查問卷”，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，高達76%的學生認為物理教學內容無趣或缺乏挑戰(zhàn)。教師不能創(chuàng)設新奇的、不合理的、不確定的情境來吸引學生的注意，不是問題太大，學生無法入手而失去了學習動力;就是問題太小，學生由于問題太簡單而缺乏挑戰(zhàn)的動力。課堂不能引起學生的注意，學生習慣于被動學習，習慣于做“記憶、理解、應用”低階思維試題，缺乏“分析、評價、創(chuàng)新”等高階思維能力的培養(yǎng)。

1.2? ? 過度追求分數(shù)泯滅了學生自信

老師為了提高分數(shù)，選擇和追求 “難、怪、異”的題目成了時髦，當然也成了學生的夢魘，過度的競爭讓學生的學習充滿焦慮和壓力，常常是提高一分、干掉千人。在對7—9年級學生進行的“物理教學調查問卷”中，68%的學生感到學習有壓力，這其中有61%的學生認為測試題目難度太大，使他們喪失了學習動力和自信。初中物理知識的難度已經讓他們感到前途渺茫，在今后高中選課過程中，很少有學生選擇物理。經調查，杭州的高中生選擇物理學科的比例甚少，追究原因，主要問題是物理題目太難或脫節(jié)，不能讓學生體驗由成功而獲得的自信。

1.3? ? 過多過難的作業(yè)替代了學生滿意

各種各樣的課外輔導書、練習冊、試卷、機械抄寫等成為了學生作業(yè)的必備品。這些作業(yè)已經讓學生失去了學習物理的樂趣，學生成了沒有思想的學習機器。學生的努力和他們的期待不一致，不能用所學內容解決實際生活問題，體驗不到所希望得到的東西，缺乏滿意感。教師也不能在多種真實情境中創(chuàng)設運用新知識的機會，使學生體會不了學習的滿意。在對7—9年級學生進行的“物理教學調查問卷”中，76%的學生認為物理學習沒有任何滿意感，其中33%的學生由于缺乏滿意逐漸對物理學科產生了厭學情緒。

2? ? “ARCS”動機設計模型

“ARCS” （Attention、 Relevance、Confidence、 Satisfaction，即注意、相關性、自信、滿意）動機設計模式，是科勒在1983年提出的一個激發(fā)與維持學習動機的模型[1]?！癆RCS”動機設計模型第一要素是通過豐富多彩的教學活動激發(fā)和維持學生的注意力;第二要素是運用與學生動機特征一致的相關性教學策略;第三要素是保證學生都有成功的體驗，建立學習自信;第四要素是使學生的努力和自身期望一致，創(chuàng)設滿意感。

“ARCS”動機設計模型中的幾個要素在教學過程中不僅能激發(fā)行為，而且還影響行為的持續(xù)時間。所以在教學設計中，首先要引起學生注意，激發(fā)學習興趣;然后讓學生聚焦目標指向，動機匹配;再次讓學生在真實情境中主動探究，維持動機，產生自信;最后提供多種在真實情境中運用新知識的技能，創(chuàng)設滿意感。

3? ? “ARCS”動機設計模型在教學設計中的作用

針對上述初中物理教學中存在的問題，我們選擇“ARCS”動機設計模型作為教學設計的理論依據，再結合初中物理問題解決教學中的特點，通過激發(fā)動機、聚焦問題、維持興趣、調節(jié)自我，將“ARCS”動機設計模型與四個教學策略緊密地結合在一起，凸顯它在教學設計中的作用（圖1）。

4? ? 基于“ARCS”動機設計模型的“電能”問題解決的教學設計案例

【課標要求】

（1）說出用電器額定功率的含義，知道電能表的作用;

（2）觀察家用電器的銘牌和電能表，調查家庭每月用電，并提出節(jié)約用電的措施;

（3）描述電功、電功率的概念，說出P與U、I的關系，進行簡單計算。

【教材分析】

通過“電能”的學習，讓學生知道電功是度量電能轉化為其他形式能的物理量，電功率是度量電能轉化快慢的物理量，清晰電功和電功率的單位，理解電能表的參數(shù)，應用電流表和電壓表測量小燈泡的電功率，利用電功率公式進行簡單計算。

【學情分析】

九年級學生已經有一定的生活常識，特別是通過課前資料的預習，對電能的來源和應用有了深入的了解，對電能表參數(shù)的意義以及使用有了一定的認識，并通過第三節(jié)《能量轉化的量度》和第四節(jié)《簡單機械》的學習，對后續(xù)電流做功的實質以及電功率的定義能進行一定的學習正向遷移。

【教學目標】

（1）了解核心概念“電功與電功率”的形成過程;

（2）通過科學探究學會轉換法、控制變量法等科學方法;

（3）體驗科學知識的產生過程及科學本質。

【教學重點】

電功率概念以及電功率的大小與哪些因素有關。

【教學難點】

（1）理解電功、電功率概念;

（2）初步認識電功率與哪些因素有關。

【基于“ARCS”動機設計模型的教學設計】 （圖2）

【教學過程】

4.1? ? 注意策略——激發(fā)動機

播放美輪美奐的G20西湖音樂噴泉視頻，西湖音樂噴泉的水柱最高可以達到20多米，有108個水泵，每場在15分鐘左右，消耗電能大約12度。

問題1：用什么儀器測量音樂噴泉消耗的電能？

問題2：西湖音樂噴泉工作時電能轉化為哪些形式的能？

問題3：西湖音樂噴泉工作時電能轉化為其他形式的能用哪個物理量來度量？

學生回顧機械功的內容，并遷移出電功的概念。

設計意圖：西湖音樂噴泉視頻馬上吸引了學生眼球，引起學生注意，一系列圍繞音樂噴泉的問題串順勢導出，不但激活了學生已有的知識，更激發(fā)了學習動機。學生一旦有想解決問題的意愿，就會促使學生主動發(fā)現(xiàn)問題，通過系列化研究解決矛盾、建構知識。這樣的策略會抓住學生的注意力，主動參與到學習中來，這是“ARCS”的注意策略環(huán)節(jié)。

4.2? ? 相關策略——聚焦問題

問題1：在相同時間內，將相同質量的水按不同方法噴射，第一次噴射高度低，第二次噴射高度高（其他條件均相同），哪一次電能轉化為水的重力勢能多？哪一次電能轉化為水的重力勢能快？

學生通過有熟悉感的概念，進行目標指向和動機匹配[1]：因為在相同時間里，不同的用電器消耗電能不同，電流做功不同，與機械做功一樣也有快慢之分（機械功率），所以科學上用“電功率”表示電流做功快慢（圖3）。

設計意圖：通過注意策略來激發(fā)學習動機，并順利進入“ARCS”相關策略環(huán)節(jié)。通過熟悉化的機械功和機械功率的激活，進行電功和電功率的目標定向，學生回顧機械功（機械功率）舊知，并遷移電功（電功率）新知。這不僅讓學生清晰機械功（機械功率）與電功（電功率）的異同點，而且也讓學生體會了在概念遷移過程中如何讓知識點間建立聯(lián)系。通過相關策略，激活舊知，聚焦新知，有助于厘清物理概念、明晰概念間的區(qū)別、增進對知識的理解、激發(fā)學生的求知欲。

4.3? ? 自信策略——維持興趣

問題1：音樂噴泉中，有些燈亮，有些燈暗，說明什么？

設計意圖：通過豐富多彩的教學活動來維持學生的學習興趣，燈泡電功率大小可以通過亮暗來呈現(xiàn)，滲透轉化法等科學方法，并為后續(xù)電功率影響因素的探究打好基礎（圖4）。

問題2：在音樂噴泉中，燈泡電功率的影響因素有哪些？

學生通過大膽猜想，方案設計，并進行討論交流、修正完善、實驗探究（圖5）。

設計意圖：對成功是否有期待是激勵學生的關鍵，學生通過對實驗方案的討論、交流、修正、完善……真正成為課堂的主人。在評估分析中鍛煉了思維能力和批判能力，在動手實驗中獲得了挑戰(zhàn)，并得出了電功率的影響因素，培養(yǎng)主動探究能力，增加主動學習信心，這是“ARCS”自信策略環(huán)節(jié)（圖6）。

4.4? ? 滿意策略——調節(jié)自我

問題1：假設音樂噴泉每場消耗電能由如圖7所示的電能表記錄，轉盤轉動了1440 r， 求：

①這場音樂噴泉工作消耗的電能？

②同時又記錄了如下數(shù)據：總電壓為220 V，總電流為10 A，問音樂噴泉工作時的總電功率？

設計意圖：進入“ARCS”滿意策略環(huán)節(jié)，讓學生運用所學知識解決實際生活問題。一方面讓學生知道生活問題是可以通過物理知識來解釋的，增加滿足感;另一方面讓學生明白不要局限于知識本身，要用科學的眼光去了解科學、技術、社會、環(huán)境之間的關系，初步形成對自然界的整體認識。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?問題2：音樂噴泉中有一些節(jié)能燈，工作時與白熾燈功率相同，但是節(jié)能燈比白熾燈亮得多，這是什么原因呢？

設計意圖：通過對電功率的研究，又出現(xiàn)一個與現(xiàn)有認知相矛盾的現(xiàn)象，引起學生的又一輪注意。當然，這個問題對于大多數(shù)學生來說，是稍難的問題。學生如果沒有思路，筆者會出示節(jié)能燈與白熾燈的信息，這是物理問題解決教學的策略之一，當然也是“ARCS”動機設計理論中的通過相關策略來聚焦自信策略。

5? ? 結束語

筆者利用“ARCS”動機設計模型進行初中物理問題解決的教學設計，將“ARCS”動機設計模型的四個策略在“電能”的教學設計中充分體現(xiàn)，圍繞初中物理的學科特點，將激發(fā)動機、聚焦問題、維持興趣、調節(jié)自我等策略滲透到每一個教學設計中。培養(yǎng)了學生的高階思維能力，提升了學生主動探究的能力和對知識的綜合運用能力，拓展了學生創(chuàng)造性和批判性思維，同時也取得了良好的教學效果，所任教班級的各項指標在區(qū)統(tǒng)考中都遙遙領先，學生也喜歡筆者的教學方法。

然而，對于大部分教師而言，“ARCS”動機設計模型能否成功實施，很大程度取決于教師對該模型以及對教材本身的領悟、理解、參透和創(chuàng)造性，這一點值得我們物理教師去實踐、探索和完善。

參考文獻：

[1]陳鋒.初中科學概念教學范式創(chuàng)新研究[M].上海：上海教育出版社，2017：27-29.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）